Biomechanics of specific fixation system for ulnar volar corner of distal end of the radius

As fraturas intra-articulares da extremidade distal do rádio, além de muito frequentes, são consideradas de elevada complexidade, em especial, as com desvio, em razão do tamanho reduzido dos fragmentos. Devido à complexidade dessas fraturas e à falta de consenso para o tratamento, é de extrema importância a realização de mais trabalhos para melhor compreensão e planejamento cirúrgico. Nos últimos 10 anos, a placa volar bloqueada tem sido o método de escolha para o tratamento dessas fraturas. Quando na extremidade distal do rádio, canto volar ulnar, a placa bloqueada não é capaz de fixar essas fraturas, assim, novas formas de tratamento vem sendo avaliadas e estudadas. Os objetivos desta pesquisa foram: avaliar as fraturas do canto volar ulnar da extremidade distal do rádio, em um banco de dados; avaliar quatro sistemas de fixação, analisar e comparar as propriedades mecânicas da placa gancho com outros três sistemas de osteossíntese, por meio de ensaios mecânicos de cisalhamento até o momento de falha e realizar simulações utilizando o método de elementos finitos. Para o estudo da prevalência foram analisados retrospectivamente as tomografias computadorizadas de punho realizadas no período de janeiro de 2013 a junho de 2018, na Rede de Diagnóstico das Américas Sociedade Anônima (DASA) - Rio de Janeiro. Foram avaliados 1.141 tomografias de punho, das quais 235 com fraturas da extremidade distal do rádio, sendo 128 intra-articulares e, destas, 14 fraturas do canto volar ulnar. No Laboratório de Bioengenharia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP), foram realizados os ensaios mecânicos de cisalhamento para determinar as propriedades mecânicas de quatro sistemas diferentes de osteossíntese, utilizando rádios Sawbone? (modelo 1027). As medidas do fragmento do canto volar ulnar foram padronizados em 15 mm de comprimento, com largura de 17 mm e altura de 7 mm medindo da faceta anterior do semilunar da extremidade distal do rádio. Para a osteossíntese, foram empregadas 14 placas de 2.0 mm, Medartis?, com 5 orifícios (placa volar modificada com gancho, que será chamado de placa gancho e de suporte). Além disso, foram utilizados parafusos corticais 2,3 mm, Medartis?, para fixação do fragmento ósseo do canto volar ulnar, de modo horizontal e vertical. As propriedades mecânicas avaliadas foram força máxima e rigidez relativa. Os sistemas de osteossíntese com placa gancho apresentaram medidas de força máxima e rigidez relativa superiores aos demais sistemas e foram consideradas estatisticamente significativos. A análise pelo método de elementos finitos, os sistemas que utilizaram placas (gancho e suporte) foram validados pelo ensaio mecânico. O estudo mostra baixa prevalência e uma tendência a apresentação bimodal da fratura da extremidade distal do rádio, canto volar ulnar. As propriedades mecânicas do modelo utilizando a placa gancho modificada foram maiores entre os 4 modelos de fixação. Com as simulações realizadas com método de elementos finitos foi possível avaliar o comportamento mecânico separadamente: rádio, fragmento, placa e parafusos. Detalhes importantes que no ensaio mecânico não é capaz de avaliar.Fractures of intra-articular distal end of the radius, besides being quite frequent, are considered of high complexity, especially those with deviation, due to a small fragment. As a consequence of the complexity of these fractures and the lack of consensus on treatment, it is very important to conduct further studies for greater understanding and better surgical planning. Within the last 10 years, locking volar plate has been the method of choice for treating these fractures. When occurring in distal end of the radius, ulnar volar corner, the locking plate does not manage to fixate these fractures, thus new types of treatment have been assessed and analyzed. This research aimed to evaluate fracture of distal end of the radius, ulnar volar corner, in a database. Analising 4 fixation systems and comparing mechanical properties of hook plate to 3 other osteosynthesis systems, by means of mechanical shear testing until the time of failure. Besides validating the finite element method when comparing the maximum displacement obtained to mechanical tests. Regarding the study of prevalence, there was a retrospective analysis of CT scans of the wrist performed within the period from January 2013 to June 2018, at the Rede de Diagnóstico das Américas Sociedade Anônima (DASA) - Rio de Janeiro. A total of 1,141 computerized tomography scans of the wrist were evaluated, out of which 235 had fractures of distal end of the radius, with 128 intra-articular fractures, and 14 of them were ulnar volar corner fractures. At the Bioengineering Laboratory of the Medical School of Ribeirão Preto of the University of São Paulo (USP), mechanical shear tests were performed to determine the mechanical properties of 4 different osteosynthesis systems, in Sawbone(TM) radius bones (model 1027). The ulnar volar corner fragment under analysis was 15 mm long, 17 mm wide, and 7 mm high in the anterior facet for the semilunar distal end of the radius. For osteosynthesis, fourteen 2.0 mm plates, Medartis(TM), with 5 holes (hook and support plates) were used. Also, 2.3 mm cortical screws were used for bone fragment fixation in the ulnar volar corner, horizontally and vertically. The mechanical properties assessed were maximum force and relative stiffness. The hook plate osteosynthesis systems showed maximum force and relative stiffness values higher than the other systems and they were considered statistically significant. In the analysis using the finite element method, the systems that used to plates (hook and support) were validated by mechanical testing. The study shows a tendence to low prevalence and a bimodal presentation of fracture of distal end of the radius, ulnar volar corner. The mechanical properties of the model that used a modified hook plate were higher among the 4 fixation models. Through Finite elements study, it was possible to assess separately the mechanical behavior of materials (bone, plates, and screws) used in this study. And analyse import details that are not able to evaluate in a mecanic test